Simulacion-de-la-calidad-del-aire-originada-por-la-emision-de-contaminantes-en-la-region-sur-del-Golfo-de-Mexico

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
 
 
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN 
INGENIERÍA 
 
 
 
 FACULTAD DE INGENIERÍA 
 
 
 
 
SIMULACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE 
ORIGINADA 
POR LA EMISIÓN DE CONTAMINANTES 
EN LA REGIÓN SUR DEL GOLFO DE 
MEXICO 
 
 
 
T E S I S 
 
PARA OBTENER EL GRADO DE: 
 
MAESTRO EN INGENIERÍA 
 
INGENIERÍA AMBIENTAL - AIRE 
 
 
P R E S E N T A : 
ING. GILDARDO BERMEO YOSSA 
 
 
 
 
TUTOR: 
 M.C. VICENTE FUENTES GEA 
 
 
 
Junio de 2010 
 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL 
 
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal 
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fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
JURADO ASIGNADO: 
 
 
 
Presidente: Dr. RODOLFO SOSA ECHEVERRÍA 
Secretario: Dr. JOSÉ AGUSTÍN GARCÍA REYNOSO 
Vocal: M.C. VICENTE FUENTES GEA 
1er. Suplente: Dr. ARMANDO AGUILAR MÁRQUEZ 
2do. Suplente: Dr. ENRIQUE CÉSAR VALDEZ 
 
 
 
Lugar donde se realizó la tesis: 
 
EDIFICIO DE POSGRADO FACULTAD DE INGENIERIA, UNAM 
 
 
 
TUTOR DE TESIS: 
 
 
 
M. C. VICENTE FUENTES GEA 
 
 
 
A Dios mismo y la siempre virgen Santa María de Guadalupe. 
 
A mi familia que fue mi motivo, paciencia, sacrificio y 
lucha ante las adversidades en este nuevo escalón. 
 
A este país que me dio la oportunidad de estudiar y aspiro 
haberle retribuido una parte de lo mucho que me aportó. 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
Al M.C. Vicente Fuentes Gea, por su orientación, paciencia, consejos y apoyo en el 
desarrollo de este proyecto y frente a las diversas situaciones enfrentadas en este país. 
 
A los miembros de mi comité tutoral, Dr. Rodolfo Sosa Echeverría, Dr. Armando 
Aguilar Márquez, Dr. Enrique César Valdez, que aportaron y enriquecieron este 
documento, así mismo, contribuyeron al desarrollo del pensamiento crítico y científico 
para mi desarrollo profesional. 
 
Al Dr. José Agustín García Reynoso por la información dada, orientación, paciencia, 
amabilidad y por compartir su experiencia durante el desarrollo de este trabajo. 
 
A los doctores Víctor Orlando Magaña Rueda y Ernesto Dos Santos Caetano Neto, por 
su orientación en el desarrollo del componente meteorológico. 
 
A Diego y Cata, Camilo, Juan, Melissa, Carvajal, Jimy, Alexa, Maribel y mi otra gente 
Colombiana, que sin su compañía, apoyo, afecto y solidaridad hubiese sido difícil mi 
estancia. 
 
A mis amigas Mexicanas, Dianita, Yunuen, Flor y compañeros que me ayudaron a vivir 
esta nueva experiencia en México lindo. 
 
A mis amigos en Colombia, Peña y Anderson, mi gente de la Secretaria de Salud del 
Huila por su apoyo, amistad y contacto permanente. Así mismo a Carmen por lo que 
posiblemente significó mi estancia lejos de Colombia. 
 
Al CONACYT por el apoyo económico otorgado para la realización de esta 
investigación brindándome la posibilidad de crecer más, al estudiar en México. 
 
 
 
 
 
1 
 
 
CONTENIDO 
 
LISTA DE FIGURAS…………………………………..……………………………….4 
LISTA DE ECUACIONES……………………………………………………………….7 
LISTA DE TABLAS………………………………………………………………………8 
RESUMEN…………………………………………………………………………..….. 9 
INTRODUCCIÓN……………………………………………….……………………….10 
OBJETIVOS…………………………….…………………………………………….11 
Objetivo principal…………………………………………………………………….11 
Objetivos específicos……………………………………………………………………11 
CAPITULO 1 ZONA DE ESTUDIO.…………………….……………………………..12 
1.1 BREVE HISTORIA DE LA EXPLORACION Y PRODUCCION DE PETROLEO 
EN EL GOLFO DE MÉXICO…………………………………………………………13 
1.2 PLATAFORMAS EN EL GOLFO DE MÉXICO………………………...……….15 
1.2.1 Plataformas de perforación…………………………………………….……….15 
1.2.2 Plataforma de producción………………………….………….…………………15 
1.2.3 Plataforma de enlace………………………….…….……………………………15 
1.2.4 Plataforma habitacional………………………………………………..…………16 
1.2.5 Plataforma de rebombeo...…………….…………………………………………16 
1.2.6 Plataforma de almacenamiento de diesel………………………………………16 
1.2.7 Plataformas de compresión de gas……………………..………………………16 
1.2.8 Plataforma de separación y quemador…………………………………………16 
1.3 CARACTERÍSTICAS SOCIO AMBIENTALES.…………………………………..17 
1.3.1 Población…….…………………………………………………………………….17 
1.3.2 Industria…………………………………………………………………………….17 
1.3.3. Zonas naturales……………….………………………………………………….18 
1.3.4. Emisiones atmosféricas por la producción y explotación de 
Hidrocarburos………………………..…………………….…………………………...22 
1.3.5. Calidad del aire…………..…………………………………………………….23 
 
2 
 
CAPITULO 2. ANTECEDENTES………………………………………………………25 
2.1 ESTUDIOS AMBIENTALES REALIZADOS EN LA ZONA DE ESTUDIO…...25 
2.2 USO DE MODELOS DE DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES EN LA ZONA 
DE ESTUDIO..........................................................................................................26 
2.3 USO DEL MODELO CALPUFF EN MÉXICO Y EN OTROS PAÍSES………..27 
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE LOS MODELOS EMPLEADOS……………28 
3.1 TIPOS DE MODELOS DE CALIDAD DEL AIRE…………………………….…..28 
3.1.1. Grado de complejidad………………………………………………………...….28 
3.1.2. Aplicación………………………………………………………………………….30 
3.2 MODELO DE DISPERSIÓN ATMOSFERICA CALPUFF ……………………...30 
3.2.1. Componente Calmet .................................................................................... 32 
3.2.2. Componente Calpuff.................................................................................... 34 
3.2.3. Componente Calpost ................................................................................... 38 
3.3 MODELO METEOROLÓGICO MM5 ............................................................. 38 
CAPITULO 4. METODOLOGÍA ........................................................................ 41 
4.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ........................................................... 42 
4.2 SELECCIÓN Y CONOCIMIENTO DEL MODELO DE DISPERSIÓN ............. 43 
4.3 CORRIDA DE PRUEBA ............................................................................... 43 
4.4 DETERMINACIÓN DEL USO DEL MODELO METEOROLÓGICO PARA 
DATOS DE ENTRADA DEL COMPONENTE CALMET ........................................ 45 
4.5 SELECCIÓN DEL PERIODO DE SIMULACIÓN…………………………….46 
4.5.1. Identificación y evaluación de las estaciones meteorológicas ..................... 46 
4.5.2. Selección de eventos propicios para determinar el grado de contaminación 
de la costa por las emisiones provenientes de la zona de quemadores................ 47 
4.6 USO Y TOMA DE DATOS DE SALIDA DEL MODELO METEOROLÓGICO 
MM5 ...................................................................................................................... 48 
4.7 MODIFICACIÓN Y USO DEL COMPONENTE CALPUFF………………….48 
4.7.1. Simular quemador como si fuera chimenea equivalente ............................ 49 
4.7.2. Modificación del código fuente. .................................................................. 50 
4.8 EMISIONES .................................................................................................. 50 
4.9 LINEAS DE ISO - CONCENTRACIÓN .......................................................... 51 
 
3 
 
4.10 GRÁFICOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .............................................. 51 
CAPITULO 5. RESULTADOS Y ANÁLISIS ....................................................... 52 
5.1 PERIODO DE SIMULACIÓN ..........................................................................52 
5.2 CHIMENEA EQUIVALENTE, MODIFICACIÓN AL CODIGO FORTRAN 
DISEÑADO PARA EL CALPUFF .......................................................................... 55 
5.3 EMISIONES ATMOSFÉRICAS ...................................................................... 56 
5.4 NIVELES DE CONTAMINACIÓN Y ÁREA DE INFLUENCIA DE LAS 
EMISIONES DE LOS QUEMADORES.................................................................. 58 
5.4.1 Distribución de concentraciones ................................................................... 58 
5.4.2 Concentraciones a distancias entre 85 y 90 km de la zona de quemadores y 
radio de afectación ................................................................................................ 60 
5.4.3 Valores máximos de concentración ............................................................. 64 
5.5 LIMITACIONES Y ÁREA DE OPORTUNIDAD ................................................ 67 
5.5.1 Emisiones atmosféricas ............................................................................... 67 
5.5.2 Condiciones meteorológicas ....................................................................... 68 
CAPITULO 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............. 69 
6.1 CONCLUSIONES ........................................................................................... 69 
6.2 RECOMENDACIONES ................................................................................... 70 
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 71 
ANEXOS ............................................................................................................... 77 
ANEXO A .............................................................................................................. 78 
ANEXO B. ............................................................................................................. 82 
ANEXO C .............................................................................................................. 84 
ANEXO D .............................................................................................................. 99 
ANEXO E ............................................................................................................ 101 
ANEXO F ............................................................................................................. 113 
GLOSARIO……………………………………………………………………………115 
4 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
Figura 1.1 Delimitación de la zona de estudio. 
 
12 
Figura 1.2. Ubicación de los diferentes campos de exploración y producción 
de Petróleo Sonda de Campeche. 
 
 
14 
Figura 1.3. Ubicación de las áreas naturales protegidas de la Sonda de 
Campeche. 
 
19 
Figura 1.4. Imagen de Los Pantanos de Centla. 
 
20 
Figura 1.5. Área de Protección de Flora y Fauna Laguna de Términos. 
 
21 
Figura 1.6. Fotografía aérea de la reserva de la biosfera Los Petenes. 
 
21 
Figura 1.7. Quema de gases de exceso en un plataforma ubicada en la 
Sonda de Campeche 
 
23 
Figura 3.1. Esquema de un modelo de dispersión. 
 
29 
Figura 3.2. Esquema principal del modelo de dispersión Calpuff. 
 
31 
Figura 3.3. Pantalla principal de acceso al Calpuff. 
 
31 
Figura 3.4. Esquema principal Calmet y archivos de entrada y salida 
empleados. 
 
 
34 
Figura 3.5. Esquema principal Calpuff y archivos de entrada y salida 
empleados. 
 
 
34 
Figura 3.6. Esquema principal Calpost y archivos de entrada y salida 
empleados. 
 
 
38 
Figura 3.7. Anidamiento, a un modelo global y a un modelo de área limitada. 
 
39 
Figura 4.1. Diagrama de flujo de las actividades principales de este proyecto. 
 
 
42 
Figura 4.2. Modificación del archivo de entrada geo.dat. 
 
44 
Figura 4.3. Modificación al archivo de entrada surf.dat. 
 
44 
 
5 
 
Figura 4.4. Campo de viento resultante de la prueba. 
 
44 
Figura 4.5. Dispersión de SO2 resultante de la prueba. 
 
44 
Figura 4.6. Dominio de la zona de estudio dados al MM5 
 
46 
Figura 4.7. Comparación de un quemador con una chimenea equivalente. 
 
49 
Figura 5.1 Trayectoria de los vientos que llegan a la costa y pasan por la 
zona de emisiones. 
 
 
53 
Figura 5.2 Trayectoria de los vientos que no llegan a la costa de la zona de 
estudio 
 
 
53 
Figura 5.3 Altura de la capa límite planetaria de la zona de estudio para 
diciembre de 2004. 
 
 
54 
Figura 5.4 Altura de la capa límite planetaria de la zona de estudio para julio 
de 2004. 
 
 
55 
Figura 5.5. Penetración de la pluma contaminante simulada para PM10 
 
58 
Figura 5.6. Penetración de la pluma contaminante simulada para PM10, en 
Ciudad del Carmen. 
 
 
58 
Figura 5.7. Penetración de la pluma contaminante simulada para SO2. 
 
59 
Figura 5.8. Penetración de la pluma contaminante simulada para SO2, en la 
Ciudad de Carmen. 
 
 
59 
Figura 5.9. Área de posible influencia de las emisiones contaminantes de 
PM10, de los quemadores de la Sonda de Campeche 
 
 
60 
Figura 5.10. Área de posible influencia de las emisiones contaminantes de 
SO2, de los quemadores de la Sonda de Campeche. 
 
 
60 
Figura 5.11. Concentraciones máximas promedio de 24 horas de PM10 a 
una distancia de 85 a 90 km desde el máximo valor encontrado en la zona 
de quemadores 
 
 
 
61 
Figura 5.12. Concentración máxima promedio de SO2 en 24 horas entre 85 
y 90 Km desde el máximo valor encontrado en la zona de quemadores y 
concentraciones medidas en Atasta 
 
 
62 
 
Figura 5.13. Radio de afectación de las emisiones de PM10 de los 
quemadores de gases de exceso en la Sonda de Campeche. 
 
 
63 
Figura 5.14. Radio de afectación de las emisiones de SO2 de los quemadores 
de gases de exceso en la Sonda de Campeche 
 
 
 
64 
6 
 
Figura 5.15. Valores máximos de concentración de PM10 en un periodo de 
24 horas 
 
 
65 
Figura 5.16. Valores máximos de concentración de SO2 en un periodo de 24 
horas 
 
 
65 
Figura 5.17. Trayectoria de la pluma contaminante de SO2 el 21 de 
diciembre de 2004. 
 
 
66 
Figura 5.18. Trayectoria del viento el 21 de Diciembre de 2004 
 
66 
Figura 5.19. Altura de la capa límite planetaria del 10 al 30 de diciembre de 
2004 
 
66 
Figura 5.20. Altura de capa límite planetaria del 20 al 22 de diciembre de 
2004 
 
 
66 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
 
LISTA DE ECUACIONES 
 
 
Pag. 
Ecuación 3.1. Concentración estimada por acción del Puff 37 
Ecuación 3.2. Componente vertical gaussiana. 
 
37 
Ecuación 3.3. Concentración estimada en un modelo Gaussiano. 37 
Ecuación 4.1. Fuerza de boyancia en un quemador. 
 
49 
Ecuación 4.2. Diámetro equivalente 
 
50 
Ecuación 4.3. Altura de chimenea. 
 
50 
Ecuación 4.4. Altura de flama. 
 
50 
Ecuación 5.1. Cálculo de emisiones de partículas suspendidas. 56 
Ecuación 5.2. Cálculo de emisiones de SO2 57 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Pag. 
Tabla 1.1. Población total de los estados que abarcan la zona de estudio, 
 
17 
Tabla 1.2 Emisiones de partículas y óxidos de azufre estimados por área de 
producción en miles de toneladas al año. 
 
22 
Tabla 1.3. Concentraciones de dióxido de azufre en las redes de monitoreo 
atmosférico de Dos Bocas y Atasta. 
 
24 
Tabla 3.1. Opciones generales de entrada en el componente Calpuff. 
 
35 
Tabla 4.1. Factores de emisión de PM10 y SO2 emitidos por quemadores. 
 
50 
Tabla 5.1 Resultados de la aplicación de la metodología de chimenea 
equivalente para diferentes tamaños de quemador. 
 
56 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
 
El empleo de modelos de simulación para evaluar las dispersiones de los contaminantes 
atmosféricos permite conocer de manera general, el impacto que dichas emisiones 
ocasionan en la calidad del aire de una zona determinada. El presente trabajo presenta 
las actividades desarrolladas mediante el uso del modelo de dispersiónatmosférica 
denominado Calpuff, en la región sur del Golfo de México, donde se concentra la mayor 
actividad de exploración y producción de hidrocarburos que se encuentra en México, en la 
denominada Sonda de Campeche. La aplicación de este modelo se centro en la 
simulación de la dispersión las emisiones de PM10 y SO2, proveniente de los quemadores 
de gases de exceso de esta zona. 
 
Aunque ya se habían realizado trabajos de este tipo en la zona mencionada, el presente 
se diferencia de los otros, en que prioriza eventos críticos de contaminación debido a 
condiciones atmosféricas adversas para una buena dispersión de contaminantes y que 
además, la pluma contaminante se dirigía hacia la costa producto de los fenómenos 
meteorológicos, donde se encuentran ciudades de importancia y ecosistemas sensibles, 
que pudiesen ser impactados al llegar la pluma contaminante. 
 
Los escenarios objeto de las simulaciones corresponden al mes de diciembre de 2004, 1 
de abril de 2007, 3 de septiembre de 2004 y 17 de junio de 2006. 
 
Como resultado de las simulaciones de la dispersión de contaminantes provenientes de 
la quema de gases de exceso en la sonda de Campeche, se encontró que existe un 
posible aporte de contaminantes atmosféricos, en cuanto a dióxido de azufre y PM10, en 
centros poblacionales y áreas naturales de importancia, sin exceder en ningún momento 
las Normas de Calidad del Aire Vigentes. 
 
 
 
 
 
10 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
Al ser la exploración y producción de petróleo y sus derivados una rama importante en la 
economía de México, junto con el turismo y las actividades agropecuarias, relevantes los 
estudios y actividades que permitan una mejora en los procesos productivos y las 
interacciones de éstos con el ambiente, ya que esta industria genera impactos en todos 
los factores ambientales, como lo es el aire, el suelo, el agua, el componente humano y 
el biótico. 
 
La contaminación atmosférica se caracteriza por presentar fenómenos asociados que 
impactan no sólo de manera puntual cerca de los sitios de emisión, sino, que el impacto 
puede llegar a cientos o miles de kilómetros debido a la acción de los vientos. 
 
En el este documento se presenta el resultado de las simulaciones efectuadas para 
evaluar el impacto en la calidad del aire, en cuanto a dióxido de azufre y partículas 
menores a 10 micras, ocasionado por la quema de gases de exceso de las actividades de 
exploración y producción en la Sonda de Campeche, ubicada frente a los litorales de los 
estados de Tabasco y Campeche en el Sur del Golfo de México. Para esto se empleó el 
Modelo Calpuff aprobado por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, que 
contiene algoritmos capaces de considerar las variaciones espacio temporales de la 
meteorología y emisiones de múltiples contaminantes. 
 
El modelo también permite simular las interacciones océano – litoral, que influyen en el 
trasporte de contaminantes en regiones como la mencionada. Además, se realizaron 
modificaciones al modelo, de tal manera que permitiera tomar en cuenta las emanaciones 
que caracterizan a los quemadores elevados, situados en la Sonda de Campeche. 
 
Los diferentes resultados fueron plasmados en mapas de iso concentración que permiten 
observar los niveles probables de concentración y su distribución en el espacio. Así 
mismo, se realizó la comparación de los resultados con las trayectorias de los vientos y 
altura de la capa límite planetaria, reportados en la página web de la North American 
Regional Reanalysis Homepage y algunos datos de concentraciones de dióxido de azufre 
disponibles por Pemex. 
 
El presente documento se distribuye en seis capítulos, que comprenden la descripción de 
la zona de estudio en el Capítulo 1, los antecedentes de estudios ambientales y similares 
 
11 
 
hechos en la zona seleccionada, son descritos en el Capítulo 2. Lo que concierne a las 
características de los modelos de simulación empleados, se pueden observar en el 
Capítulo 3. En el Capítulo 4 se describe la metodología empleada para el desarrollo de 
este trabajo y los resultados obtenidos con su respectivo análisis se encuentran en el 
Capítulo 5. Las conclusiones y recomendaciones se consignan en el Capítulo 6. 
 
 
OBJETIVOS 
 
Objetivo principal 
 
Determinar los impactos en la calidad del aire que ocasionan las emisiones a la atmósfera 
de dióxido de azufre y partículas menores de 10 micras en periodos de 24 horas, 
provenientes del conjunto de quemadores que operan en la región sur del Golfo de 
México en la denominada Sonda de Campeche. 
 
 Objetivos específicos 
 
Estimar mediante el empleo de factores de emisión apropiados, las emisiones generadas 
en la Sonda de Campeche como consecuencia de la quema de gases que se realiza en 
las plataformas de explotación que operan en dicha región. 
 
Determinar las concentraciones de óxidos de azufre y partículas menores de 10 micras y 
su distribución espacial en la zona Sur del Golfo de México, mediante el uso de un modelo 
de simulación de la dispersión de contaminantes. 
 
Evaluar la magnitud de los niveles de contaminación aportada por la actividad de 
explotación de petróleo en el área de estudio, con base a las normas de calidad del aire. 
 
 
 
12 
 
 
 
 
CAPITULO 1 ZONA DE ESTUDIO 
 
 
La zona de estudio está delimitada por una malla cuadrada de 455 km (207025 km2), e 
integra territorio de seis estados, Yucatán, Campeche, Tabasco, Oaxaca, Chiapas y 
Veracruz. En ella se encuentran ciudades importantes como, Campeche, Villahermosa y 
Ciudad del Carmen (Figura 1.1). 
 
 
Figura 1.1 Delimitación de la zona de estudio (Google Earth, 2009). 
13 
 
1.1 BREVE HISTORIA DE LA EXPLORACION Y PRODUCCION DE 
PETROLEO EN EL GOLFO DE MÉXICO 
 
 
Después de la proclamación de la ley de expropiación Petrolera durante el periodo 
presidencial de Lázaro Cárdenas, México comenzó su carrera en la industria del petróleo 
con una mayor libertad, llegando a producir en 1938 un promedio de 106 mil barriles de 
petróleo diario. Para el año de 1948, la producción llegaba a los 163 mil barriles diarios 
y en los años sesenta la producción alcanzó los 331 mil barriles por día. Sin embargo, 
sólo se suplía la demanda interna y en los años 70 el país se convirtió en importador de 
combustibles porque la demanda superó la oferta existente. 
 
 La mayor parte de la plataforma continental de la península de Yucatán, de 
aproximadamente 170 mil kilómetros cuadrados, ha sido explorada sismológicamente 
desde finales de los años setenta y como consecuencia de estas exploraciones se llevó a 
cabo el desarrollo de importantes campos de producción como es el caso de Cantarell, 
denominado así en honor al pescador Rudesindo Cantarell, quien dio aviso de la 
presencia de una mancha negra en aguas del golfo en 1971. 
 
El primer pozo perforado fue llamado CHAC en honor al dios maya de la lluvia y el primer 
pozo productivo fue el Cantarell 3, comenzando de esta manera la industria del petróleo 
costa afuera por parte de México (Figura 1.2). 
 
Para 1982 se contaba con 86 pozos productores y cerca de 72 plataformas, para una 
producción promedio de 1.9 millones de barriles de crudo al día y 700 millones de pies 
cúbicos de gas. (Pemex, 1983). 
 
 
El complejo Cantarell está conformado por alrededor de 162 km2 con los campos Nohoch, 
Chac, Akal, Kutz y Sihil. Este complejo está ubicado en la Sonda de Campeche, a 
aproximadamente 85 km de Ciudad del Carmen en el estado de Campeche, México 
(Wikipedia, 2009). La producción de esta zona llegó a ser las dos terceras partes de lo 
producido en todo México en el año 2004 con 2136.4 miles de barriles diarios (Pemex, 
2009). El complejo Cantarell cuenta con 190 pozos y 207 plataformas, entre ellas, 
plataformas satélite, plataformas habitacionales y complejos de producción (Pemex, 
2002). 
 
 
 
 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_Nohoch
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Campo_Chac&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Campo_Akal&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Campo_Kutz&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Campo_Sihil&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Km
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciudad_del_Carmen
http://es.wikipedia.org/wiki/Campeche
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9xico
14 
 
 
Figura 1.2. Ubicación de los diferentes campos de exploración y producción de petróleo Sonda de Campeche. 
(Pemex, 1983). 
 
La región Marina Noroeste con 166000 km2, la conforman el complejo Cantarell y el 
complejo Ku-Maloob-Zaap localizado frente a las costas de Tabasco y Campeche, a 105 
kilómetros al noreste de Ciudad del Carmen, Campeche. Su historia comenzó con el 
descubrimiento del campo Ku en 1980 por el Pozo Ha-1A que dio inicio a su producción 
en marzo de 1981. Posteriormente, se descubrieron los campos Maloob en el año 1984 
y Zaap en el año 1991, se extiende en un área de 149.5 kilómetros cuadrados 
conformado por los campos Ku, Maloob, Zaap, Bacab y Lum, los cuales toman su 
nombre en honor a la cultura maya; Ku Maloob Zaap cuenta en la actualidad con 28 
plataformas marinas de las cuales 2 son plataformas de enlace, 5 habitacionales, 16 de 
perforación, 4 de producción y 1 de telecomunicaciones. Ku Maloob Zaap cerró el año 
2008 con 130 pozos operando (Pemex, 2009). 
 
Para aumentar el margen de producción en el año 2000 se comenzó a inyectar nitrógeno 
en los pozos construyéndose la planta de producción de nitrógeno. En la actualidad, esta 
actividad permite sostener la productividad en el área de Cantarell, que ya se encuentra 
en declive. 
 
Además de estos dos complejos también se encuentra la región Marina Suroeste con los 
complejos Abkatún – Pol- Chuc y el Litoral tabasco, comprende los estados de Veracruz, 
Tabasco y Campeche; siendo manejados desde Ciudad del Carmen. (Pemex, 2002). 
 
 
15 
 
1.2 PLATAFORMAS EN EL GOLFO DE MÉXICO 
 
 
Para la ejecución de las diferentes actividades de exploración y producción, se cuenta 
con un conjunto de más de 200 plataformas instaladas que incluyen plataformas de 
perforación, producción, enlace, habitacionales, rebombeo y compresión de gas. 
 
1.2.1 Plataformas de perforación 
 
La función principal de estas plataformas es alojar el equipo con el que se perfora el pozo 
y colocar la tubería que permitirá la explotación del mismo, junto con el cabezal donde se 
instalará posteriormente la plataforma de producción (Pemex, 1983). También contiene 
los paquetes de motores para subir y bajar el equipo de perforación, los contenedores de 
combustibles para accionarlos, sistemas de acondicionamiento de lodo de perforación y 
depósito de agua (León, 2001). 
 
1.2.2 Plataforma de producción 
 
En este tipo de plataforma, se separa el gas del crudo para ser bombeado a tierra; 
generalmente van los quemadores objeto del presente estudio (Pemex, 1983). Para 
realizar la separación, la plataforma cuenta con dos etapas dependiendo del destino final 
del crudo, siendo la primera el envío de la mezcla a la primera etapa de separación, a 
689 KPa; el líquido obtenido se expande y se alimenta en una segunda etapa cuya 
presión va de 172 a 69 KPa, en este proceso se inyectan sustancias químicas para evitar 
la formación de espuma y corrosión. Por la naturaleza tóxica y corrosiva de los gases 
obtenidos que pudieran desprenderse, el crudo es mantenido a una presión de 69 a 83 
KPa por debajo de la atmosférica, que evita la liberación de gases; el gas obtenido puede 
ser enviado por compresores y tuberías a una plataforma de compresión o hacia 
quemadores. También existen equipos de mantenimiento y limpieza de tuberías (León, 
2001). 
 
1.2.3 Plataforma de enlace 
 
Estas permiten manejar la producción de las diferentes plataformas, ya que llegan las 
líneas que recolectan el crudo con gas de las plataformas de perforación y lo distribuyen 
a las plataformas de producción para su procesamiento; además, unen las líneas que 
recolectan el crudo con los oleoductos que los transportan a tierra. A bordo de estas 
plataformas se cuenta con instalaciones para lanzar y recibir “tapones” que permiten 
limpiar las tuberías (Pemex, 1983). 
 
16 
 
1.2.4 Plataforma habitacional 
 
Como su nombre lo indica, sirve de complejo habitacional y cuenta con helipuerto, 
sistemas de comunicación, sistema contra incendio, potabilización de agua, tratamiento 
de aguas residuales, cocina, comedores, salas de recreación, biblioteca, plantas 
generadoras de energía entre otras secciones y servicios requeridos por los que allí 
permanecen (Pemex, 1983). 
 
1.2.5 Plataforma de rebombeo 
 
Se instalan entre las plataformas de enlace y de tierra para aumentar la presión y 
capacidad de transporte del crudo (Pemex, 1983). Se encuentra equipada con 
diferentes tipos de bombas, motores y generadores de energía eléctrica (León, 2001). 
 
1.2.6 Plataforma de almacenamiento de diesel 
 
Se encuentra anexa a la plataforma de rebombeo, su función es suministrar el 
combustible para el funcionamiento de las turbomáquinas (Pemex, 1983). Están 
formadas generalmente por 5 tanques de almacenamiento de 2,500,000 litros de diesel 
(León, 2001). 
 
1.2.7 Plataformas de compresión de gas 
 
Estas plataformas suministran la presión necesaria al gas para su transporte, así como 
su acondicionamiento (Pemex, 1983). Están constituidas por módulos de compresión 
que elevan la presión del gas amargo a valores aproximados de 8.27 MPa. También 
cuentan con equipos de deshidratación con dietilenglicol o trietilenglicol y endulzador de 
gas a base de dietanolamina al 30%, para reducir el contenido de ácido sulfhídrico y 
dióxido de carbono (León, 2001). 
 
1.2.8 Plataforma de separación y quemador 
 
Se construyen cuando no existe la infraestructura para el tratamiento de gas obtenido y su 
función es eliminar rápidamente el gas para evitar accidentes. La eliminación del gas se 
hace por medio de quemadores que son estructuras cónicas metálicas, localizadas lo 
más separado posible de las plataformas de perforación y producción por razones de 
seguridad. 
17 
 
 
1.3 CARACTERÍSTICAS SOCIO AMBIENTALES 
 
1.3.1 Población 
 
En la zona de estudio se presenta diversidad étnica y cultural, desde grupos indígenas 
con sus propios dialectos; población blanca y mestiza propia de la zona y población 
flotante constituida por turistas y trabajadores. El conteo poblacional de 2005 proporcionó 
la información que se presenta en la Tabla 1.1. 
 
Tabla 1.1. Población total de los estados que 
abarcan la zona de estudio 
 Estado Población 
total 
Población 
Masculina 
Población 
Femenina 
Campeche 754730 373457 381273 
Yucatán 1818948 896562 922386 
Tabasco 1989969 977785 1012184 
Veracruz 7110214 3423379 3686835 
Chiapas 4293459 2108830 2184629 
Oaxaca 3506821 1674855 1831966 
Fuente: INEGI Conteo de Población y Vivienda 2005 
1.3.2 Industria 
 
 
 Petróleo 
La mayor parte de la industria que se desarrolla en el Golfo de México está ligada a la 
extracción, procesamiento, transporte y aprovechamiento de petróleo, lo que ocasiona 
conflictos con las áreas de protección ambiental, pesca, entre otras existentes en el 
Golfo. 
 
Estos conflictos son ocasionados, por ejemplo, por los derrames de petróleo ocurridos 
durante la producción, transporte, embarque, almacenamiento, lavado de buques- 
tanques, descargas directas, accidentes en operaciones y la subsecuente llegada a las 
playas por efecto de las mareas. Se han registrado valores de breas y alquitranes en 
concentraciones entre 0 y 210 gramos por metro cuadrado. (Restrepo, 1995) 
 
 Petroquímica 
Esta rama es la encargada de obtener productos industriales intermedios y finales a 
partir de derivados del petróleo como es el caso de fertilizantes; acrilonitrilo, paraxileno y 
cicloexano que son bases para fibras sintéticas en la industria textil;resinas sintéticas, 
azufre resultado del endulzamiento de gas, plaguicidas, plastificantes; catalizadores; 
18 
 
entre otras sustancias de carácter importante para el desarrollo industrial. (Restrepo, 
1995) 
 
 Agropecuaria 
 
Junto a la actividad relacionada con la industria del petróleo, en la región también se 
llevan a cabo actividades agrícolas como el cultivo de plátano, caña de azúcar, cacao, 
arroz, maíz y frutales; la ganadería de la zona es enfocada a la bovina y porcina 
principalmente, seguida de la avicultura. La pesca en el litoral hace parte de una fuente 
de trabajo al capturar especies tales como mero, guachinango, sardina, mojarra, robalo, 
cazón, sierra, langosta, camarón, ostión, pulpo y cangrejo (Restrepo, 1995). No 
obstante siguiendo políticas de seguridad por parte de Pemex, se han realizado 
restricciones a la pesca en el área de la Sonda de Campeche, disminuyendo las zonas y 
área disponible para las personas y empresas dedicadas a esta labor generando 
conflictos entre la empresa y la comunidad vecina (Rodríguez y Guzmán, 2009 ). 
 
 Turismo 
El turismo es otra fuente importante de ingresos en los estados pertenecientes a la zona 
de estudio, ya que la belleza natural y arqueológica es notoria gracias a vestigios de la 
cultura maya, calidad y cantidad de playas, fuentes hídricas de peso económico e 
importancia hidráulica, selvas y pantanos de características únicas como es el caso de 
los Pantanos de Centla y la Laguna de Términos. 
 
 
1.3.3. Zonas naturales 
 
El clima es cálido-húmedo, con precipitación anual de entre 1500 y 2500 msnm, bajo la 
clasificación Köppen modificada para México (García, 1988), se encuentra en las zonas 
definidas como Af-A(fm), Am-Am(w)-Am(f) y Aw2-Aw2(w)-Aw2(x’). Esta región 
comprende los principales sistemas deltáicos y estuarinos de la costa del golfo, y tiene 
una influencia determinante en la zona marina adyacente debido al significativo aporte de 
agua dulce y sedimentos continentales, lo cual representa una fuente importante de 
nutrientes y tierras que son trasportados en suspensión por las corrientes costeras y 
dispersarse por la plataforma continental. Las Áreas Naturales más sobresalientes son 
Los Pantanos de Centla, Laguna de Términos, Los Petenes y Celestún, que se observan 
en la Figura 1.3. 
 
19 
 
 
Figura 1.3. Ubicación de las áreas naturales protegidas en la Sonda de Campeche. 
 (parkswatch, 2010). 
 
1.3.3.1 Estado de Tabasco 
 
Es un estado donde predominan ecosistemas acuáticos y semiacuáticos, sin embargo, 
las especies se han visto disminuidas por la caza y el comercio ilegal. La pesca no es 
realizada a gran escala como en Veracruz, debido a la baja tradición y el deterioro mismo 
de los ecosistemas, ocasionado por las agroindustrias que fomentan el monocultivo y 
arrasan la selva. 
 
 
 Reserva de la Biosfera Pantanos de Centla 
Esta reserva de la Biosfera creada en 1992, bajo decreto presidencial de Carlo Salinas de 
Gortary, representa un área total de 302,706 hectáreas en el estado de Tabasco con una 
diversidad florística de aproximadamente 260 especies y 170 de vertebrados. Hace parte 
del delta del rio Usamacinta considerado el segundo de importancia por su nivel de 
descarga al Norte y Centro América, formando parte del sistema de humedales de los 
estados de Veracruz y Campeche. Además del Usamacinta, también se encuentran los 
ríos San Pedro y San Pablo, diversas lagunas como El Viento, San Pedrito, Pajaral 
Primero, Pajaral Segundo, entre otros sistemas lagunares. Presenta lomeríos aislados y 
suelos pantanosos con vegetación tipo acuática y subacuática, como es el mangle en sus 
tres especies (Blanco, Negro y Rojo), mucaleria, tulas, popal, selva baja perennifolia, 
selva mediana subperennifolia y palmar (Figura 1.4). En cuanto a fauna se destacan 
especies de peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos, siendo las más representativas 
las garzas, el halcón peregrino, águila pescadora, tucán, cocodrilo de pantano, tortuga 
blanca, tapir, manatí, jaguar y ocelote, entre otros. (CONABIO, 1995). 
 
20 
 
 
Figura 1.4. Imagen de Los Pantanos de Centla (El clima, 2010). 
 
1.3.3.2 Estado de Veracruz 
Posee la mayor riqueza biótica del Golfo de México gracias a las características 
ecológicas del litoral situándolo como el principal estado pesquero, de allí que sea en 
donde se desarrolle la mayor cantidad de puertos, muelles, congeladoras e 
infraestructura necesaria para el procesamiento de peces. 
 
1.3.3.3 Estado de Campeche 
En este estado no se presentan especies endémicas como en Veracruz, no obstante, 
presenta una riqueza pesquera importante en su litoral evidenciada por la presencia de 
flotas pesquera y diversidad de capturas. La Sonda de Campeche es relativamente rica 
en camarón y en la Laguna de Términos se extrae ostión y almejas. En este estado 
sobresalen las comunidades de aves y vegetación acuática; actualmente amenazadas por 
la caza y comercio ilegal. 
 
 Área de Protección de Flora y Fauna Laguna de Términos 
 
Se encuentra ubicada en los municipios del Carmen, Palizada, Champoton, Isla Aguada, 
Puerto Rico, Progreso, San Antonio Cárdenas, Atasta y Nuevo Campechito. Creada en 
1994 como área de protección de flora y fauna con una extensión de 705,016 hectáreas, 
representa el mayor sistema estuarino del país por su proporción y volumen, pues es 
conformado por la plataforma marina adyacente, la isla del Carmen, los espejos de agua 
dulce, salobre y estuario-marinos, pastos sumergibles; sistemas fluvio deltaicos 
asociados; bosques de mangles y los pantanos de la rama oriental del rio Usumascinta. 
La Laguna de Términos es conocida por su importancia en la extracción de camarones, 
siendo de las más importantes de México, conformada por los sistemas fluvio – lagunares 
de Palizada del este, Chumpón, Balchacah, Candelaria –Pandelau; Pom-Atasta - Puerto 
Rico- Los Negros, El Cote. Junto con los Pantanos de Centla conforman una Unidad 
ecológica regional y estatal. 
 
21 
 
El biotopo es de carácter cálido húmedo donde predomina la vegetación tipo manglar, 
pastizales, bosque tropical perennifolio, bosque espinoso y vegetación acuática (Figura 
1.5). La fauna representativa incluye al tigrillo, ocelote, tejón chicosolo, venado de cola 
blanca, manatí, además es zona de nidación y refugio de la cigüeña jabirú; boa 
constrictor; iguana verde; tortuga pochiloque, chiquigua, verde, entre otros (CONABIO, 
1995). 
 
 
 Reserva de la biosfera de Los Petenes 
 
Fue decretada como reserva de la biosfera en 1999 y ocupa una extensión de 282,857 
hectáreas, es una franja costera con porción terrestre y marina. Localizada en la zona 
costera norte del estado de Campeche, en el sureste del Golfo de México en los 
municipios de Calkini, Hecelchakán, Tenabo y Campeche. Está conformada por hábitats 
complejos en formas de islas donde crecen especies arbóreas de chechén, caoba, 
higuera, palma y manglares de diferentes especies (Figura 1.6). La fauna representativa 
son cocodrilos de río, el caimán, la garza cándida, ibis blanco y el pato de alas blancas, el 
flamenco común, el pelicano blanco y pardo, conejos, venado de cola blanca, jabalí entre 
otros (Gobierno de Campeche, 2010). 
 
 
Figura 1.5. Área de protección de Flora y Fauna 
Laguna de Términos (Conanp, 2010). 
Figura 1.6. Fotografía aérea de la reserva de la biosfera 
Los Petenes. (Ecosur, 20010) 
 
1.3.3.4 Estado de Yucatán 
Las características del suelo calcáreo, mares transparentes y escasos escurrimientos 
superficiales hacen que sea una región biótica especial. Los humedales costeros son de 
vital importancia para las aves acuáticas y especies en vía de extinción. Los ecosistemas 
de esta región son fácilmente alterables y su recuperación muy difícil. La pesca no es 
bien desarrollada y las actividades son principalmente de tipo agropecuaria. Los 
22 
 
ecosistemas litorales tales como manglares y arrecifes coralinosson susceptibles de 
impactos por el paso continuo de buques cargados de petróleo hacia otros países. 
 
1.3.4. Emisiones atmosféricas por la producción y explotación de 
hidrocarburos 
 
Las diferentes actividades de la industria del petróleo provocan un impacto negativo sobre 
los factores ambientales; agua, suelo, aire, biótico y humano debido al vertimiento y 
manejo de residuos peligrosos y no peligrosos, emisiones atmosféricas y migración de 
especies endémicas y únicas. En lo que se refiere a la calidad del aire, en la Sonda de 
Campeche se han realizado estimaciones de las emisiones atmosféricas por parte de 
Pemex, respecto a dióxido de azufre, partículas suspendidas, hidrocarburos, óxidos de 
nitrógeno y monóxido de carbono. 
 
La región Marina Noreste es la que más aporta emisiones a la zona, con 564 mil 
toneladas al año, excluyendo los gases efecto de invernadero, representando un 86 % 
del global de emisiones; le sigue la región Marina Sur Oeste con 82 mil toneladas al año 
que representan el 12 % del global de emisiones; el tercer lugar le corresponde al tráfico 
marino con 13 mil toneladas y por último las actividades de perforación, con el 0.055 % 
del global. Respecto a la región Marina Noreste, el complejo Cantarell con 462 mil 
toneladas al año descarga a la atmosfera el 70% del total de emisiones de esta región, 
seguido de EKBALAN con 76 mil toneladas al año, que equivalen al 12 % de emisiones 
en la Región Noreste (Soto y González, 2009). 
 
Respecto a partículas y óxidos de azufre, en la Tabla 1.2 se describen las emisiones 
estimadas por área de producción. 
 
Tabla 1.2 Emisiones de partículas y óxidos de azufre estimados por 
área de producción en miles de toneladas al año. (Tomado de Neft et al, 2009) 
AREA DE PRODUCCIÓN SOx Partículas 
CANTAREL 138.7 8.9 
EK BALAM 25.7 1.4 
KUM - ZAAP 0 0 
CTD 1.5 1 
POOL – CHUC 7 0.8 
DOS BOCAS 0.8 0.5 
ABKATUN 2.4 1.5 
TRANSPORTE MARÍTIMO 4.9 0.3 
 
 
 
 
23 
 
1.3.4.1 Quemadores de gases de exceso en el proceso de producción y exploración 
de petróleo 
 
El gas natural que se extrae asociado al crudo es separado, para posteriormente enviar 
el petróleo crudo a las terminales marítimas de cayo Arcas y Dos Bocas. Respecto al 
gas, que también es conocido como gas amargo por contener ácido sulfhídrico y dióxido 
de carbono, es comprimido y enviado al centro de proceso y transporte de gas en la 
península de Atasta en el estado de Campeche (Domínguez y Graniel, 2006) . En la 
zona de producción, las estaciones disponen de sistemas de escape a la atmósfera de 
las corrientes gaseosas, con la finalidad de evitar la sobrepresión en el sistema de 
compresión, pero no son enviadas directamente a la atmósfera por la presencia de 
hidrocarburos explosivos y ácido sulfhídrico, que representan un riesgo al personal que 
labora en las diferentes locaciones, por consiguiente, el gas amargo es llevado a 
quemadores elevados tipo antorcha, tal como se observa en la Figura 1.7. 
 
Producto de la quema del gas amargo se emite dióxido de carbono, dióxido de azufre, 
óxidos de nitrógeno, partículas suspendidas, monóxido de carbono, compuestos 
orgánicos no quemados y ácido sulfhídrico no oxidado. Se estima que las emisiones 
globales anuales de los quemadores son de 583 mil toneladas, lo que representa un 82 % 
de las emisiones de la Sonda de Campeche (Soto y González, 2009). 
 
Figura 1.7. Quema de Gases de exceso en una plataforma 
 ubicada en Sonda de Campeche 
 
 
1.3.5. Calidad del aire. 
 
Respecto a las concentraciones de contaminantes en el Golfo de México no se encuentra 
disponible información de manera continua, o es resguardada en estudios privados de 
Pemex, sin embargo, la empresa paraestatal ha publicado valores de SO2 de dos redes 
de monitoreo atmosférico que posee en la zona de estudio, siendo estas Atasta y Dos 
24 
 
Bocas. En la Tabla 1.3., se presentan algunos valores obtenidos de dióxido de azufre 
correspondientes a diferentes fechas, en las dos redes de monitoreo atmosférico 
mencionadas. 
 
Tabla 1.3. Concentraciones de SO2 (µg/m3) en las redes de monitoreo atmosférico de Dos Bocas y 
Atasta (Soto y González, 2009). 
ATASTA DOS BOCAS TABASCO 
FECHA Y LUGAR CONCENTRACIÓN 
Promedio diario 
FECHA Y LUGAR CONCENTRACIÓN 
Promedio diario 
Agosto de 1997, Estudio de 
la UNAM 
42.968 Octubre de 1996, estudio del 
INE, en 24 horas, zona 
habitacional PEMEX. 
15.72 
Mayo de 2001 39.3 Octubre de 1999 15.72 
Julio de 1996, 36.68* Octubre de 2000 7.86 
Julio de 1999 26.2 
Zona de quemadores 1996. 41.92 
*Promedio 1 hora 
 
Con relación a partículas suspendidas totales, la sección de Contaminación Ambiental del 
Centro de Ciencias de la Atmósfera ha participado desde 1986 en diferentes cruceros a 
través del Golfo de México, para determinar la calidad del aire de esta zona, efectuando 
mediciones durante el día y la noche. Los valores promedio más altos registrados de 
partículas suspendidas totales en estos cruceros fueron de 34.6 ± 7.0 µg /m3 durante el 
día y de 38.9 ± 8.1 µg /m3 durante la noche, en el periodo de mayo a junio de 2004 (Sosa 
et al, 2007). 
 
 
 
 
 
25 
 
 
 
 
 
CAPITULO 2. ANTECEDENTES 
 
 
Debido a la importancia económica, ambiental e histórica para la República Mexicana, la 
Sonda de Campeche ha sido objeto de múltiples estudios que han permitido identificar 
algunos impactos ocasionados por la industria del petróleo presente desde los años 
setenta. A continuación se mencionan algunos estudios de carácter ambiental, 
atmosférico y específicos en el manejo de modelos de dispersión de contaminantes en la 
atmósfera; efectuados en la zona de estudio, México y en el mundo, considerados 
relevantes para el desarrollo del presente estudio. 
 
 
2.1 ESTUDIOS AMBIENTALES REALIZADOS EN LA ZONA DE 
ESTUDIO 
 
Para el Golfo de México, el primer interés para establecer el impacto de la industria 
petrolera en el ecosistema adyacente, fue la vigilancia respecto de los hidrocarburos en 
los sistemas costeros y las áreas vecinas (Botello y Villanueva S., 1985). 
 
En el año de 1986 se realizaron los primeros estudios de química atmosférica y lluvia 
ácida en la costa del Golfo de México, llevados a cabo por personal del SCA-C.C.A 
UNAM, el Laboratorio Oceanográfico en Veracruz de la Secretaría de Marina y la 
National Oceanic and Atmosferic Administration (US-NOA). La finalidad de estos 
estudios fue identificar los principales contaminantes atmosféricos, su dispersión, 
transformación y ocurrencia en la zona. Sumado a lo anterior, se han llevado a cabo 
mediciones de pH de la precipitación en zonas costeras del Golfo (Bravo et al, 2003; 
Herrera, 2007; Sosa, 2008) y los efectos que ocasionan lugares de importancia 
arquitectónica e histórica como lo es el Tajín (Bravo, 2005). 
 
En el año de 1998 se realizó el diseño de la red de monitoreo atmosférico automática 
para la terminal marítima Dos Bocas, teniendo en cuenta las emisiones generadas y la 
información meteorológica disponible, como tesis de maestría en Ingeniería Ambiental de 
la UNAM (Guzmán, 1998). 
 
Con el fin de determinar las emisiones atmosféricas de las actividades petroleras en la 
Sonda de Campeche se realizó un caso de estudio en una de las plataformas de 
26 
 
compresión presentes en la zona, como parte de la tesis de licenciatura de Ingeniería 
Química de la UNAM en el 2001 (León, 2001). 
 
En cuanto a evaluaciones de la calidad del aire reportadas se presentan estudios 
realizados para determinar compuestos orgánicos volátiles en el buque Justo Sierra de 
la UNAM y reportados en la tesis de licenciatura de ingeniería química de esta 
Universidad (Santacruz, 2006; Sosa, 2005). 
 
Las emisiones que se generan en la Sonda de Campeche en las etapas del proceso 
petrolero como lo es el de exploración, explotación, producción, transporte, distribución; 
fueron estimadas de manera global empleando factores de emisión de la EPAy ARPEL 
(Villaseñor et al. 2003b). Respecto a los quemadores de los gases de exceso en las 
plataformas de producción y exploración, se realizó un estudio independiente de 
estimación de emisiones de la quema del gas amargo, teniendo en cuenta la eficiencia de 
combustión y velocidad del viento de la zona (Domínguez y Graniel, 2006) 
 
Así mismo, el componente meteorológico de vientos, como factor importante en la 
dispersión de contaminantes ha sido objeto de análisis en la zona sur del Golfo de México 
(Taylor, 2009). 
 
Recientemente, hacia el año 2009 se realizó la evaluación de concentraciones de dióxido 
de carbono en el sur del Golfo de México. (Velázquez, 2009). 
 
 
2.2 USO DE MODELOS DE DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES 
EN LA ZONA DE ESTUDIO 
 
 
Después de realizar un inventario de emisiones se aplicó el modelo Calpuff para simular 
la dispersión de contaminantes respecto a NO2, SO2 y PM10 el día 3 de febrero del año 
1999 apoyado por radio sondeos hechos en la zona y la aplicación del modelo 
meteorológico RAMS (Villaseñor et al. 2003b). También se hicieron estimaciones de la 
dispersión de SO2, NO2, CO y partículas suspendidas provenientes de los quemadores de 
la Sonda de Campeche, empleando el modelo de dispersión California/Carnegie Institute 
of Tecnology conocido como CIT (Domínguez y Graniel, 2007). 
 
En el año 2008 se simuló la dispersión de SO2 en el norte de Chiapas y centro de 
Tabasco en el complejo industrial Nuevo Pemex y Ciudad Pemex, usando el modelo de 
dispersión Calpuff en el periodo comprendido en el año 2003 (Valdés et al. , 2008). 
 
 
 
 
javascript:open_window(%22http://132.248.67.65:8991/F/JA7MNE5T9HRB4RABVRJK9UMHHGHI7A6MGYMI18E6DR4QLDJNT2-02659?func=service&doc_number=000606141&line_number=0006&service_type=TAG%22);
27 
 
2.3 USO DEL MODELO CALPUFF EN MÉXICO Y EN OTROS 
PAÍSES 
 
 
En México el modelo de Dispersión Calpuff ha sido empleado para estudiar el impacto 
ocasionado por diferentes fuentes como es el caso de centrales termoeléctricas (López 
et al. 2005), contaminación por PM10 en la Ciudad de México (Villaseñor et al, 2003a) y 
otros procesos asociados a la industria del petróleo (Villaseñor et al. 2003b) (Valdés et 
al., 2008). 
 
En otros países se ha empleado para la determinación de la dispersión de contaminantes 
procedentes de plantas termoeléctricas (Song et al. , 2006), (Hao et al. , 2007); 
determinación de la dispersión de olores (Yua et al. , 2009), (Wanga et al. , 2006); la 
influencia en la dispersión atmosférica provocada por la interacción de cuerpos de agua y 
tierra (Indumati et al. , 2008); así mismo, determinación de la dispersión de metil 
bromuros (Honaganahalli y Seiber, 2000) y por último, en estudios de calidad de aire 
urbana en Estados Unidos (Greco et al. , 2007), (Holmes et al. , 2006), Argentina (Pineda 
y Venegas, 2009) y Turquía (Elbir, 2003). 
 
28 
 
 
 
 
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE LOS MODELOS 
EMPLEADOS 
 
 
En este capítulo, se presentan las características de los modelos de dispersión 
atmosférica, los requerimientos de información y los posibles usos; así mismo, se 
presenta una descripción de las cualidades, componentes e información requerida por el 
modelo CALPUFF empleado en el desarrollo del presente trabajo. Con relación al 
modelo meteorológico MM5, se describe brevemente ya que no fue usado de manera 
directa en el desarrollo de este trabajo, sino que se emplearon los archivos de salida 
correspondiente a diferentes periodos. 
 
 
3.1 TIPOS DE MODELOS DE CALIDAD DEL AIRE 
 
Los modelos de calidad del aire usan técnicas matemáticas y numéricas para simular los 
procesos químicos y físicos que intervienen en la dispersión y reacción de los 
contaminantes en la atmósfera, con grados de incertidumbre que dependen de la calidad 
de los datos de entrada y de las características del modelo (EPA, 2008). En la Figura 3.1 
se presentan de manera esquematizada, los requisitos de datos de entrada y la 
información que proporciona un modelo de dispersión. 
 
 
3.1.1. Grado de complejidad 
 
 Según el grado de complejidad se denominan exploratorios y los refinados: 
 
 
 Exploratorios: Son aquellos que mediante datos básicos de meteorología, uso 
del suelo y topografía, estabilidad, información de la fuente(s) de emisión, 
información sobre el (los) receptor(es), determinan valores de calidad de aire en 
condiciones adversas, que de permanecer por debajo de lo normado, no justifican 
el uso de modelos más refinados. Si los resultados obtenidos sobrepasan lo 
establecido en la normatividad después de su aplicación, se hace necesario el uso 
29 
 
de modelos más refinados. Los resultados de salida pueden ser en forma de 
graficas y/o tablas. 
 
 
Figura 3.1. Esquema de un modelo de dispersión. 
 
 
 Refinados: Son aquellos modelos que emplean algoritmos y métodos 
matemáticos y numéricos complejos para establecer características de transporte, 
reacción y dispersión de contaminantes, empleando trayectorias definidas por 
formulaciones Gaussianas, Lagrangianas y Eulerianas pero requieren de buena 
información de entrada. 
 
 
 
 
 
30 
 
3.1.2. Aplicación 
 
Según la aplicación se catalogan en: 
 
 Dispersión: Estos modelos estiman concentraciones de contaminantes a alturas 
definidas en receptores a los alrededores de las fuentes de emisión. 
 
 Fotoquímicos: Empleados para establecer regulaciones y evaluar medidas de 
control, aplican una selección de ecuaciones matemáticas que caracterizan los 
procesos físicos y químicos, de los contaminantes atmosféricos. 
 
 De receptores: Éstos emplean técnicas observacionales que usan características 
físicas y químicas de gases y partículas medidas en receptores y fuentes para 
identificar en ambos la presencia y cantidad de contribuciones de las fuentes en 
cada receptor. 
 
 
3.2 MODELO DE DISPERSIÓN ATMOSFERICA CALPUFF 
 
El modelo de dispersión atmosférica CALPUFF, es un modelo tipo Puff 1 Gaussiano – 
Lagrangiano de estado no estacionario de capas múltiples, diseñado para la dispersión 
de partículas y gases usando variación de la meteorología en el tiempo y el espacio, 
basado en ecuaciones de similitud, turbulencia, emisiones, transformación, manejo de 
terreno complejo y remoción húmeda o seca (Holmes et al. , 2006). Esta versión se 
encuentra disponible en la web2 de manera gratuita y es aprobado por la Agencia de 
Protección Ambiental de Estados Unidos en su versión 5.8. 
 
Esta versión del modelo, presenta un módulo que integra principalmente un procesador 
meteorológico Calmet, donde se manejan los archivos de entrada con información 
meteorológica para ser alimentada al Calpuff y un post procesador denominado Calpost, 
que toma los datos de concentración resultantes del Calpuff y los convierte en archivos 
manejables en programas topográficos como el Surfer; este proceso es presentado en la 
Figura 3.2. Sumado a lo anterior, esta versión posee herramientas para un mejor manejo 
de la información y archivos necesarios para el modelo como se observa en la ventana 
principal presentada en la Figura 3.3. 
 
Este modelo presenta ventajas frente a otros modelos de tipo estacionario, porque es 
capaz de procesar las variaciones en el tiempo y el espacio de las condiciones 
meteorológicas y de emisiones, en intervalos definidos por el usuario. 
 
 
1 Referido a emisión contaminante en forma de nube, soplido o bocanada. 
2 http://www.src.com/calpuff/calpuff1.htm 
31 
 
 
Figura 3.2. Esquema principal del modelo de dispersión Calpuff. 
 
 
Figura 3.3. Pantalla principal de acceso al Calpuff. 
32 
 
3.2.1. Componente Calmet 
 
Calmet es un modelo meteorológico que desarrolla campos horarios de temperatura y 
viento en una malla tridimensional definida por el usuario y que están asociadas a 
campos bidimensionales como la altura de mezcla, características de la superficie y 
propiedadesde dispersión. Incluye un generador de campos de viento que se basa en 
un análisis objetivo y paramétrico que permite tratar las caídas o variaciones del flujo, los 
efectos cinemáticos y de bloqueo por el terreno. También incluye un procedimiento para 
minimización de divergencia y un modelo micro meteorológico para la capa límite sobre la 
componente de la inter fase tierra y agua (Scire et al., 2000a). 
 
Los datos requeridos en el modelo Calmet son: 
 
 Observaciones horarias de: 
 
- Velocidad del viento 
- Dirección del viento 
- Temperatura 
- Grado de cobertura de nubes 
 
- Altura de mezcla 
- Presión atmosférica 
- Humedad relativa 
 Datos de precipitación Horaria 
 
- Intensidad 
- Tipo de precipitación 
 
 Datos de radio sondeos 
Datos observados dos veces al día. 
 
- Velocidad del viento 
- Dirección del viento 
- Presión atmosférica 
- Altura de la medición 
 
Campos de vientos en mallas (Opcional) 
 
- Datos de salida modelo 
meteorológico MM4/MM53 
- Datos de salida modelo 
meteorológico CSUMM 
 Datos observaciones sobre agua ( Opcional) 
- Diferencia de temperatura entre 
aire y agua 
- Humedad relativa 
- Altura de mezcla sobre el agua. 
- Velocidad del viento 
- 
 
 
- Dirección del viento 
- Gradiente de temperatura sobre 
el agua a través de la altura de 
mezcla. 
 
3
 Opción empleada durante para el desarrollo del presente trabajo. 
33 
 
 
 Datos geofísicos en mallas: 
 
- Elevaciones del terreno 
- Categoría de uso del suelo 
- Altura de rugosidad (Opcional). 
- Albedo (Opcional). 
- Índice de cobertura foliar 
(Opcional). 
- Relación Bowen (Opcional). 
- Constante de flujo de calor del 
suelo (Opcional). 
- Flujo de calor antropogénico 
(Opcional). 
 
Todos estos requerimientos, archivos de entrada y opciones de modelado tales como el 
tamaño y espaciado de la malla, punto de origen, periodo de simulación, zona geográfica, 
datos horarios de observaciones de estaciones meteorológicas automáticas o los 
obtenidos de un modelo meteorológico previo, junto con otras opciones establecidas por 
el usuario; son registrados en el archivo de control de extensión .inp para permitir sea 
ejecutado por el Calmet. 
 
Los registros de datos de entrada y los posibles errores son almacenados en el archivo de 
salida .list mientras que los datos a procesar por Calpuff son almacenados en el archivo 
.dat. La información de entrada requerida, respecto al uso del suelo y topografía, son de 
dominio público en la web4, para ser procesados por el CTGPROC y el TERREL, 
respectivamente. Por otra parte, los archivos resultantes del modelo meteorológico MM5 
deben ser procesados con la herramienta Calmm5, todos estos preprocesadores son 
encontrados en la página web de los creadores del programa5. 
 
En la Figura 3.4. se observa un diagrama de flujo con los datos de entrada y pre 
procesadores necesarios para el funcionamiento del componente Calmet, así como los 
archivos resultantes. 
 
 
 
4
 http://www.src.com/datasets/datasets_main.html 
5
 http://www.src.com/calpuff/calpuff1.htm 
34 
 
 
Figura 3.4. Esquema principal Calmet y archivos de entrada y salida utilizados. 
 
3.2.2. Componente Calpuff 
 
El Calpuff es un modelo de dispersión atmosférico de estado no estacionario tipo Puff 
multicapa, que acepta varias especies contaminantes y puede simular las variaciones en 
las condiciones meteorológicas sobre el transporte, transformación y remoción de los 
contaminantes, teniendo en cuanta a su vez, variaciones en espacio y tiempo. Puede 
utilizar campos meteorológicos tridimensionales desarrollados por Calmet como se 
observa en la Figura 3.5, o una sencilla estación de vientos en los formatos de archivos 
usados para manejar ISCT3, AUSPLUME CDTMPLUS, modelos gaussianos de estado 
estacionario, no obstante, si es utilizada esta opción, no se aprovecharía en su totalidad 
las diferentes características que presenta el Calpuff. 
 
El Calpuff contiene algoritmos que permiten evaluar los efectos cercanos a las fuentes de 
emisión, tales como el de arrastre de contaminantes hacia abajo debido a obstáculos 
cercanos, transición de la elevación de la pluma, penetración parcial de la pluma en una 
capa de inversión elevada y una submalla de terreno. También posee algoritmos para 
simular fenómenos a grandes distancias como es el caso de deposición seca y húmeda, 
transformación química, gradiente vertical del viento y efectos de transporte agua y tierra, 
que son descritos con mayor detalle en la Tabla 3.1. 
35 
 
 
 
Figura 3.5. Esquema principal Calpuff y archivos de entrada y salida utilizados. 
 
Tabla 3.1. Opciones generales de entrada en el componente Calpuff. (Scire et al., 2000b). 
CRITERIO OPCIONES 
Tipo de Fuente con emisión 
constante o variable: 
- Puntual - Lineal 
- Volumen - Área 
Estado no estacionario para 
emisiones y condiciones 
meteorológicas 
 
- Malla de campos tridimensionales para variables 
meteorológicas como vientos y temperatura. 
- Campos de variación espacial de altura de mezcla, 
velocidad de fricción, velocidad de escala convectiva, Longitud 
Monin Obukhov, intensidad de precipitación. 
- Datos de emisión de la fuente dependiendo del tiempo 
- Variación de la turbulencia vertical y horizontal junto con 
las velocidades de dispersión 
 
Uso de funciones de eficiencias 
de muestreo 
- Formulación Puff integrada 
- Formulación de Puff alargado (slug) 
 
Coeficientes de dispersión y, 
z 
- Mediciones directas 
- Estimación basada en la teoría de Similiaridad. 
- Coeficientes de Pasquill. Gifford (Área rural) 
- Coeficientes McElroy – Pooler (Área urbana) 
- Coeficientes CTDM (Neutral y estable) 
 
Corte vertical del viento 
- División de Puff 
- Dispersión por advección diferencial 
 
 
 
36 
 
Continuación Tabla 3.1. 
CRITERIO OPCIONES 
Ascenso de pluma 
- Penetración parcial de la pluma en la capa de inversión 
elevada. 
- Elevación por impulso o flotación 
- Efecto de la cima de la chimenea 
- Esfuerzo cortante vertical del viento. 
- Efecto de lavado hacia abajo de la pluma. 
 
Efecto de lavado hacia abajo de 
la pluma (building downwash) 
- Método de Huber y Snyder 
- Método Schulman – Scire 
Sub malla de terreno Complejo 
División de las líneas de corriente Hd: 
- Hacia arriba; los flujos de Puff sobre los cerros y las 
velocidades de difusión pueden ser modificadas por la 
experiencia. 
- Hacia abajo: Los Puff giran alrededor de las colinas, se 
dividen y envuelven el cerro. 
 
Interface para el modelo de 
producción de Emisiones 
(EPM) 
- Emisiones y flujos de calor variante de quemas controladas 
e incendios. 
Deposición seca 
- Gases y partículas. 
Tres Opciones: 
- tratamiento completo de las variaciones en espacio y tiempo 
de la deposición con un modelo de resistencia. 
- Especificación por el usuario de los ciclos diurnos de cada 
contaminante. 
- Sin deposición. 
 
Efectos de la interacción del 
agua y costa 
- Parámetros de la capa límite sobre el agua. 
- Cambio Abrupto de las condiciones meteorológicas. 
Dispersión de la pluma en el límite de la costa. 
- Fumigación. 
- Introducción de la submalla de capas límites de termales 
internas en las celdas de la malla costera. 
 
Opciones de transformaciones 
químicas 
- Mecanismo químico de seudo primer orden para SO2, SO= 4, 
HNO3 y NO-3 
- Especificado por el usuario 
- Sin reacción química 
 
Remoción húmeda 
- Aproximación de los coeficientes de lavado 
- Tasa de remoción en función de la intensidad de la 
precipitación. 
 
Interfax gráfica con el usuario 
- Apuntar y click sobre el modelo y archivos de entrada. 
- Revisar errores en el archivo de entrada del modelo 
- Archivos de ayuda en internet 
37 
 
Este modelo tipo Puff se basa en la representación de la pluma continuade emisiones 
como un conjunto discreto de nubes de contaminante que son empujados y desplazados 
por las condiciones atmosféricas de ese momento, permitiendo simular las trayectorias 
variables de la pluma contaminante. Además, supone que las emisiones dadas en un 
periodo de tiempo t introduce en la atmósfera cierta cantidad de contaminante contenida 
en el centro de la nube o puff, siendo transportada por viento que varia con el tiempo; de 
tal forma que si a un tiempo t el centro del puff se localiza en otro determinado punto del 
espacio, entonces el aporte a la concentración en ese lugar esta dado por: 
 
 
 Ecuación 3.1 
 
 Ecuación 3.2 
 
 
Siendo: 
 
C: Concentración a nivel del suelo, g/m3. 
Q: Masa del contaminante del Puff, g. 
x: Desviación estándar en metros de la distribución gaussiana en dirección del viento. 
y: Desviación estándar en metros de la distribución gaussiana perpendicular a la 
dirección del viento. 
z: Desviación estándar en metros de la distribución gaussiana en la dirección vertical. 
da:: Distancia en metros desde el centro del Puff al receptor, en dirección del viento. 
dc: Distancia en metros desde el centro del Puff al receptor, perpendicular a la dirección 
del viento. 
G: Término de la vertical de la ecuación gaussiana. 
H: Altura efectiva en metros sobre el suelo del centro del puff. 
h: Altura de la capa de mezcla en metros. 
 
La ecuación general de dispersión gaussiana está dada por la siguiente expresión: 
 
 Ecuación 3.3 
 
 
La diferencia principal entre la ecuación aplicada a puff (ecuación 3.1) y la gaussiana 
(ecuación 3.3), es la inclusión del término de difusión vertical , que sustituye al 
término de transporte en la ecuación gaussiana, con la desaparición del término de 
velocidad del viento u. 
 
38 
 
3.2.3. Componente Calpost 
 
Una vez se ha corrido el componente Calpuff, el post-procesador Calpost toma el archivo 
conc.dat, para crear archivos que pueden visualizarse en programas de mapeo como es 
el caso del Surfer, el usuario establece el promedio del periodo a graficar, que puede ser 
de 1 hora, 3 horas, 24 horas o el total de la corrida, también establece las tablas y las 
unidades de concentración en que quiere los resultados. En el archivo .list se adjuntan 
los valores máximos, los valores promedio ocurridos durante la corrida, en los periodos 
establecidos por el usuario. El la Figura 3.6, se puede observar el diagrama de flujo de 
los archivos de entrada y salida en el uso del componente Calpost. 
 
 
Figura 3.6. Esquema principal Calpost y archivos de entrada y salida utilizados. 
 
 
3.3 MODELO METEOROLÓGICO MM5 
 
El modelo MM5 es el resultado de un modelo de mesoescala desarrollado hacia los años 
70 en la Universidad del estado de Pensilvania. Se considera un modelo meteorológico 
de área límite (Montávez, 2010), que se diferencian de los meteorológicos o climáticos de 
circulación general, en que estos últimos requieren de condiciones iníciales o de contorno 
periódicas, mientras que los modelos de área limitada necesitan de condiciones de 
contorno durante todo el periodo de integración, de allí que se toman las condiciones 
iniciales y de contorno a partir de salidas de los modelos que cubren un área mayor que 
pueden ser otros modelos de área limitada o globales. Esta propiedad o característica de 
un modelo de área limitada, respecto a la selección de áreas a partir de una mayor o 
anidamiento, es observada en la Figura 3.7. Los datos e información disponibles, se 
tienen gracias a la ayuda y soporte técnico del Centro Nacional de Investigaciones 
Atmosféricas de estados Unidos NCAR, por sus siglas en inglés. 
39 
 
 
 
Figura 3.7. Anidamiento, a un modelo global y a un modelo de área limitada. (Montávez, 2010) 
 
Las características más relevantes del modelo MM5 son: 
 
• Capacidad de anidamiento múltiple con interacción en dos direcciones y en una 
dirección entre los dominios, lo que facilita el estudio de fenómenos atmosféricos bajo 
distintas escalas espaciales y el diseño de predicciones a muy alta resolución. 
 
• Formulación de una dinámica no hidrostática, permitiendo que el modelo sea empleado 
de manera eficaz para representar fenómenos con dimensiones de muy pocos kilómetros, 
como vórtices a sotavento de relieves orográficos, formación de nubes de desarrollo, 
tornados, entre otros. 
 
• Adaptación informática para múltiples plataformas y para su ejecución en modo 
multitarea sobre computadoras de memoria compartida o distribuida. 
 
• Inicialización automática con diferentes fuentes de análisis meteorológicos y 
observaciones, incluyendo su capacidad de asimilación dimensional de datos. 
 
• Asimilación variable de datos convencionales y de satélite durante la predicción. 
 
• Incorporación de esquemas de parametrización de los procesos físicos relacionados 
con radiación atmosférica, microfísica de nubes y precipitación, convección por cúmulos, 
turbulencia, y flujos de energía y momento sobre la superficie terrestre. 
40 
 
 
• El código es totalmente libre, está bien documentado y soportado por la NCAR (National 
Center for Atmospheric Research). 
 
Las aplicaciones de este modelo abarcan: la predicción del tiempo, predicción del viento 
a alta resolución para parques eólicos, el origen y evolución de eventos extremos como 
lluvias torrenciales, olas de calor y frio, acoplamiento con modelos de dispersión de 
contaminantes, acoplamiento con otros modelos meteorológicos e hidrológicos (ITER, 
2005). 
 
41 
 
 
 
 
CAPITULO 4. METODOLOGÍA 
 
 
Para el cumplimiento de los objetivos planteados en este trabajo se realizaron las 
siguientes actividades: 
 
a. Recopilación de información de la zona de estudio, respecto a investigaciones y 
estudios realizados, datos de producción y exploración de la industria del petróleo. 
 
b. Selección, conocimiento y manejo del modelo de dispersión de contaminantes 
atmosféricos a emplear. 
 
c. Corrida prueba del modelo de dispersión con datos de entrada hipotéticos de la 
zona de estudio. 
 
d. Determinación de la necesidad de emplear un modelo Meteorológico. 
 
e. Selección del periodo de simulación. 
 
f. Captura de los datos de salida del modelo meteorológico, para alimentar el 
componente Calmet. 
 
g. Modificación del código de programación para emplear el Calpuff con 
características del quemador y uso del Modelo. 
 
h. Diagramación de las líneas de iso concentración 
 
i. Gráficas y análisis de datos resultantes. 
 
A continuación se describen cada una de las actividades desarrolladas de manera más 
detallada, siguiendo el diagrama de flujo de la Figura 4.1. 
 
42 
 
 
Figura 4.1. Diagrama de flujo de las actividades principales de este proyecto. 
 
4.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 
 
En este punto se llevó a cabo la indagación, búsqueda, selección y análisis de la 
información disponible de la zona de estudio, referente a las características físicas, 
bióticas, orográficas, históricas, la demografía, la meteorología, las actividades socio 
económicas y de producción de hidrocarburos, teniendo en cuenta artículos, libros y tesis 
al respecto. 
 
 
 
 
43 
 
4.2 SELECCIÓN Y CONOCIMIENTO DEL MODELO DE 
DISPERSIÓN 
 
 
El modelo de dispersión de contaminantes atmosféricos seleccionado es el denominado 
como Calpuff descrito en el numeral 3.2, por ser un modelo de estado no estacionario que 
permite analizar las variaciones en espacio y tiempo de las condiciones meteorológicas, 
así como la interacción agua y tierra que influye en la capa de mezcla y dispersión de 
contaminantes atmosféricos. Este modelo se empleó por las características descritas y 
porque se adapta a las condiciones de la zona de estudio, habiendo sido ya utilizado en 
estudios anteriores con diferentes escenarios y resultados (Villaseñor et al. 2003b), 
(Valdés et al., 2008). 
 
 
4.3 CORRIDA DE PRUEBA 
 
El modelo Calpuff presenta dificultad para su uso en diferentes sistemas operativos del 
tipo Windows, es por eso que se decidió trabajar el modelo por medio de sus 
componentes en sistema operativo por disco denominado D.O.S. Para conocer sus 
requerimientos y funcionamiento se realizaron modificaciones a los archivos de entrada 
que vienen incluidos como ejemplos, teniendo en cuenta lo siguiente: 
 
 Modificación de los datos de entrada referente a usos del suelo y topografía del 
archivo de entrada geo.dat, en el componente meteorológico Calmet, de la siguiente 
manera: 
- La malla poseía un solo tipo de suelo. 
- La ttopografía se consideró totalmente plana. 
- Se colocaron las coordenadas iniciales y finales de la zona de estudio en UTM 
(Golfo de México) 
 
En la Figura 4.2 se observa la pantalla del archivo geo.dat con una numeración repetitiva 
correspondiente a la categoría de uso del suelo establecida como 20 y elevación igual a 0. 
 
 Modificación de la información meteorológica: 
- Se asumió un comportamiento meteorológico uniforme durante un periodo de 24 
horas, con la misma velocidad y dirección del viento, la temperatura variaba 
durante el día, esta modificación se puede observar en la Figura 4.3. 
- Uso de solo un radio sondeo (Up.dat). 
- No se empleó información meteorológica sobre el mar (sea.dat) 
 
 Para el uso del componente Calpuff se tomó en cuenta una sola fuente de emisión, la 
cual se situaba en el centro de la zona de estudio. 
44 
 
La simulación se realizó para SO2 que se emitía a una altura similar a la de un quemador 
de gases de exceso en una plataforma petrolífera. Los resultados a estas suposiciones 
se observan en las Figuras 4.4 y 4.5, donde la trayectoria del viento es similar a la 
dirección de dispersión de la emisión. 
 
 
Figura 4.2. Modificación del archivo de entrada 
geo.dat. 
 
Figura 4.3. Modificación al archivo de entrada 
Surf.dat. 
 
 
 
Figura 4.4. Campo de viento resultante de la prueba. Figura 4.5. Dispersión de SO2 resultante de la prueba 
600 650 700 750 800 850
2150
2200
2250
2300
2350
2400
45 
 
 
4.4 DETERMINACIÓN DEL USO DEL MODELO METEOROLÓGICO 
PARA DATOS DE ENTRADA DEL COMPONENTE CALMET 
 
 
Después de establecer las necesidades de información meteorológica para el 
funcionamiento del modelo se observó dentro de la opciones de éste se podía entre otras, 
aplicar solo los datos de salida del modelo MM5 y no era necesario emplear datos de 
estaciones meteorológicas, radio sondeos o de observaciones en el mar; siendo esto una 
ventaja, ya que para el desarrollo del presente trabajo no se contaba con la disponibilidad 
de información resultante de radio sondeos, además de información de pocas estaciones 
meteorológicas automáticas en la zona de estudio. Por lo descrito anteriormente, se 
determinó el uso solamente de la información dada por las corridas del modelo MM5 
descrito en el numeral 3.3, en las condiciones de frontera establecidas en este proyecto. 
Esta capacidad también es descrita en el manual del usuario del modelo Calpuff, 
componente Calmet (Scire et al., 2000a). El modelo meteorológico MM5 requiere datos 
de entrada, como lo son de elevaciones de terreno y usos del suelo que se encuentran 
disponibles en la página web del Servicio de Geología y Suelos de Estados Unidos 
(USGS)6, los campos de vientos, datos de observaciones en superficie y radio sondeos, 
se pueden obtener de la página del Centro Nacional de predicción Ambiental (NCEP) 
adscrita a la Administración Nacional Atmosférica y Oceánica (NOAA) o bien del Centro 
nacional de Investigaciones Atmosféricas (NCAR) de Estados Unidos7 (Dudhia et al, 
2005). 
 
Para la ejecución del modelo meteorológico mesoescala MM5, se requiere establecer un 
dominio geográfico, con elevaciones de terreno y uso del suelo que puedan afectar el 
comportamiento meteorológico de la zona. En el Anexo A se detalla la numeración según 
el uso de suelo referido por el Modelo MM5, así mismo los planos con las elevaciones de 
terreno y uso de suelo y vegetación empleadas por el MM5. En la Figura 4.6 se pueden 
apreciar los límites de la malla empleada en la región de color blanco, que representa la 
zona de estudio y que corresponde a las coordenadas 17.00°N, -93.95°E; 20.77°N, -
89.92 °E, con una extensión de 91x 91 celdas de 5 km de ancho. 
 
 
6
 http://eros.usgs.gov/#/Guides/dem 
7
 http://www.cisl.ucar.edu/dss/ 
46 
 
 
Figura 4.6. Dominio de la zona de estudio dados al 
MM5 (C.C.A8, 2009) 
 
4.5 SELECCIÓN DEL PERIODO DE SIMULACIÓN. 
 
4.5.1. Identificación y evaluación de las estaciones meteorológicas 
 
Una vez conocido el funcionamiento y requerimientos del modelo Calpuff, se procedió a 
revisar los datos de estaciones meteorológicas automáticas pertenecientes al Servicio 
Meteorológico Nacional, en la zona de estudio siendo estas: 
 
 Acayucán - Veracruz. 
 Paraíso -Tabasco. 
 Ciudad del Carmen - Campeche. 
 Campeche - Campeche. 
 Escárcega - Campeche. 
 Yohaltum - Campeche 
 La Cangrejera - Veracruz 
 Mérida – Mérida. 
 
Se verificó que los datos fueran uniformes en todas las estaciones durante todos los años, 
encontrándose que en el periodo comprendido entre los años 2000 y 2007 no todas las 
estaciones presentaban datos de manera continua. Las estaciones Paraíso, Ciudad del 
Carmen, La Cangrejera y Campeche, presentaban un funcionamiento continuo durante el 
periodo analizado. Posteriormente se descartó Paraíso por presentar incoherencias en 
los datos, como es el de tener meses con 60 días. 
 
8
 Comunicación personal con el Grupo de Fisicoquímica Atmosférica, del Centro de Ciencias de la Atmósfera. 
47 
 
 
4.5.2. Selección de eventos propicios para determinar el grado de 
contaminación de la costa por las emisiones provenientes de la zona de 
quemadores 
 
Una vez que se contó con la información del periodo comprendido desde el mes de mayo 
del año 2000 hasta diciembre de 2007, se aplicó el siguiente criterio de selección de 
casos críticos que permitirían que la pluma contaminante alcanzara la costa en el sector 
Suroeste del Golfo de México en la zona establecida: 
 
• Velocidad del viento entre 1.8 y 10 km/h, el primer valor corresponde al valor de 
calmas procesado por el Calmet. 
 
• Precipitación nula. 
 
• Dirección del viento hacia las ciudades costeras de interés, como la ciudad de 
Campeche, Ciudad del Carmen y Coatzacoalcos. Tomando como 0° el valor 
correspondiente a la dirección del viento proveniente del Norte y siguiendo en 
sentido horario a las manecillas del reloj, para la estación de Campeche se 
seleccionó la dirección del viento comprendida entre los 230° y 250° de azimut; 
para la estación meteorológica La Cangrejera las direcciones de viento 
seleccionadas estaban entre 60° y 80° de azimut y finalmente para la estación 
meteorológica de Ciudad del Carmen las direcciones del viento de 290° a 50°. 
 
Para establecer los días que cumplieran con los criterios anteriores, se desarrolló el 
siguiente proceso: 
 
a) Como los datos suministrados por el Servicio Meteorológico Nacional presentan 
valores para un periodo de 10 minutos de las variables de dirección del viento 
promedio, dirección del viento racha, velocidad promedio del viento, velocidad del 
viento máximo, temperatura promedio, humedad relativa, presión barométrica 
promedio, lluvia acumulada, irradiancia promedio, batería y panel solar en voltios; se 
desarrolló un programa de computadora que tomara los datos de las estaciones 
meteorológicas. Este programa selecciona las variables correspondientes a fecha, 
hora, dirección del viento, humedad relativa, temperatura, presión barométrica 
radiación solar y precipitación, para que posteriormente efectuara un promedio 
horario de estas variables, excepto